[發(fā)明專利]一種基于懸臂梁振動的加速度傳感器

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• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111562406A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 中山科立特光電科技有限公司
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于懸臂梁振動的加速度傳感器，在懸臂梁一端設(shè)置質(zhì)量塊。在探測加速度時，質(zhì)量塊壓縮懸臂梁，改變懸臂梁中的應(yīng)力，從而改變懸臂梁的共振頻率，通過檢測懸臂梁的共振頻率實現(xiàn)加速度探測。由于懸臂梁的共振頻率對施加在其中的應(yīng)力非常敏感，所以本發(fā)明的加速度傳感靈敏度高。另外，本發(fā)明可以采用不同材料的懸臂梁及不同質(zhì)量的質(zhì)量塊以實現(xiàn)不同量程的高靈敏度加速度傳感，在加速度傳感領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及加速度探測領(lǐng)域，具體涉及一種基于懸臂梁振動的加速度傳感器。

背景技術(shù)

加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。常見的加速度傳感器由質(zhì)量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和失調(diào)電路等部分組成。傳感器在加速過程中，通過對質(zhì)量塊所受慣性力的測量，利用牛頓第二定律獲得加速度。傳統(tǒng)的加速度傳感器有電容式、電感式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式等，傳統(tǒng)加速度傳感器靈敏度低。

近年來，研究者設(shè)計了多種基于光柵光纖的加速度傳感器。在測量加速度時，質(zhì)量塊壓迫光柵光纖，從而改變光柵光纖的周期，改變其共振波長，通過共振波長的變化實現(xiàn)加速度探測。雖然基于光柵光纖的加速度傳感器的靈敏度較高，但是這些設(shè)計中，需要用到連續(xù)譜光源、光譜儀、光子探測器，系統(tǒng)設(shè)備體積大、貴重。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種基于懸臂梁振動的加速度傳感器，該傳感器包括振源、底座、懸臂梁、質(zhì)量塊，底座固定在振源上，懸臂梁的一端固定在底座上，質(zhì)量塊固定在懸臂梁的另一端；工作時，懸臂梁在振源作用下發(fā)生振動，在加速度的作用下，質(zhì)量塊壓縮懸臂梁，改變懸臂梁中的應(yīng)力，從而改變懸臂梁的共振頻率，通過檢測懸臂梁共振的頻率實現(xiàn)加速度探測。

更進一步地，振源為壓電晶振片，懸臂梁為半導(dǎo)體材料或金剛石。

更進一步地，質(zhì)量塊為壓電材料。

更進一步地，壓電材料為鋯鈦酸鉛或聚偏二氟乙烯材料。

更進一步地，還包括底部塊，底部塊為壓電材料，底部塊固定在底座上，懸臂梁固定在底部塊上。

更進一步地，質(zhì)量塊與底部塊的材料相同。

更進一步地，懸臂梁的截面積小于底部塊的表面積。

更進一步地，在底部塊的表面還設(shè)有附加塊。

更進一步地，附加塊與懸臂梁不接觸。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種基于懸臂梁振動的加速度傳感器，在懸臂梁一端設(shè)置質(zhì)量塊。在探測加速度時，質(zhì)量塊壓縮懸臂梁，改變懸臂梁中的應(yīng)力，從而改變懸臂梁的共振頻率，通過檢測懸臂梁的共振頻率實現(xiàn)加速度探測。由于懸臂梁的共振頻率對施加在其中的應(yīng)力非常敏感，所以本發(fā)明的加速度傳感靈敏度高。另外，本發(fā)明可以采用不同材料的懸臂梁及不同質(zhì)量的質(zhì)量塊以實現(xiàn)不同量程的高靈敏度加速度傳感，在加速度傳感領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是基于懸臂梁振動的加速度傳感器的示意圖。

圖2是又一種基于懸臂梁振動的加速度傳感器的示意圖。

圖3是再一種基于懸臂梁振動的加速度傳感器的示意圖。

圖中：1、底座；2、懸臂梁；3、質(zhì)量塊；4、底部塊；5、附加塊。

具體實施方式

為進一步闡述本發(fā)明達成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的具體實施方式、結(jié)構(gòu)特征及其功效，詳細說明如下。

實施例1